趙華斌課題組發(fā)表封面文章揭示蝙蝠感覺系統(tǒng)的進化機制
8月29日，生態(tài)學系趙華斌教授課題組在動物進化生物學的研究方向取得新進展，相關論文作為封面文章發(fā)表于英國皇家學會會刊《Proceedings of the Royal Society B：Biological Sciences》（IF=5.611）。論文題目為：Testing the sensory tradeoff hypothesis in New World bats；論文鏈接：http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/285/1885/20181523
蝙蝠是唯一能夠飛行的哺乳動物，具有許多特化的表型，包括復雜而多樣的感覺系統(tǒng)；蝙蝠的感覺系統(tǒng)有回聲定位、視覺、味覺、嗅覺和聽覺系統(tǒng)等。大部分蝙蝠具有回聲定位系統(tǒng)，其中的少數種類演化出更發(fā)達的恒頻回聲定位系統(tǒng)。前期的研究表明，大多數蝙蝠具有雙色覺，而具有恒頻回聲定位的舊大陸蝙蝠丟失了雙色覺，即色盲；并由此提出了感覺代償（sensory tradeoff）假說：由于感覺系統(tǒng)的維持需要大量的能量供應，恒頻回聲定位的產生可以部分取代色覺功能，并導致了雙色覺的丟失。
生活于新大陸的帕氏髯蝠與生活于舊大陸的菊頭蝠和蹄蝠獨立演化出恒頻回聲定位系統(tǒng)，是趨同演化的典型案例，可以用來檢驗感覺代償的進化事件能不能重復出現(xiàn)。因此，課題組將關注點轉向了新大陸蝙蝠；該類群不僅有獨立演化出恒頻回聲定位的帕氏冉蝠，還有演化出紅外感知系統(tǒng)的吸血蝙蝠。通過基因測序和比較、基因進化歷史的重建、祖先基因序列的推演、假基因時間的估算等分析后，課題組發(fā)現(xiàn)帕氏髯蝠短波視蛋白基因SWS1存在新的遺傳多態(tài)性：一個等位基因是完整的，而另一個等位基因卻是假基因；這種多態(tài)性在動物短波視蛋白的研究中是首次報道的。假基因化的SWS1意味著雙色覺的喪失，而獨立演化出恒頻回聲定位的舊大陸蝙蝠（菊頭蝠科和蹄蝠科）和新大陸蝙蝠（帕氏髯蝠）都丟失了雙色覺，說明同樣的進化事件可以重復出現(xiàn)，進一步支持了感覺代償假說。課題組還發(fā)現(xiàn)，全世界僅有的三種吸血蝙蝠全部丟失了雙色覺。由于吸血蝙蝠是唯一演化出紅外感知系統(tǒng)的哺乳動物，課題組提出了一種新的感覺系統(tǒng)進化機制：紅外感知能力的產生可能導致了動物色覺功能的丟失。除了基因序列的證據，該研究還強調了基因和蛋白質的表達數據是判斷基因功能是否丟失的重要依據。
我院博士生武進偉和焦恒武同學為共同第一作者，趙華斌和盧琴為共同通訊作者，武漢大學為第一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金（91331115, 31722051）的資助。
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